1.1 天然气脱硫的必要性
硫化氢是一种高度刺激性，具有强烈臭鸡蛋气味的无色剧毒气体，其毒性与氰氢酸气体相当。在有氧或湿热条件下，它还会严重腐蚀管道、设备和计量仪表，引起气体泄漏。硫化氢燃烧后产生的废气是二氧化硫，排放入大气后严重污染大气环境[2]。硫化氢对人的伤害也很大，急性中毒后遗症是头痛、智力降低等。
随着石油开采量的减少，而人类对能源的需求越来越大，环境要求也越来越高，而天然气作为清洁能源成为人们的首选。天然气是地表下孔隙性地层中天生的以低分子饱和烃为主的烃类气体和少量非烃类气体组成的可燃混合物，组分大多数以甲烷为主，包含乙烷、丙烷、丁烷、戊烷等烃类，以及少量的氮气、硫化氢、二氧化碳、氦、氩、氢等气体[3]。
天然气中含有酸性组分时，不仅在开采处理和储运过程中会造成设备和管道腐蚀，而且用作燃料时会污染环境，危害用户健康。因此，当天然气中酸性组分含量超过商品气质量指标或管输要求时，必须采用合适的方法将其脱除至允许值内[4,5]。进行天然气脱硫可以改善天然气的质量，防止天然气在输送过程中腐蚀管路，还能减少大气污染，对提高天然气的整体经济、社会效益，具有重要的现实意义。
1.2 吸收脱硫技术
湿法脱硫是指用溶液或溶剂做吸收剂，通过气液接触，使酸性气体转移至液相，从而达到净化气体的目的。湿法脱硫的特点是吸收剂可以再生循环利用，在国内外的应用较广。根据吸收剂的不同，湿法主要有化学吸收法，物理吸收法，化学-物理吸收法。
1.2.1 化学吸收法
化学吸收法是目前天然气脱除酸性气体工艺中最常用的方法，它是利用碱性溶液做吸收剂，在常温下与H2S反应生成盐来脱除，所得吸收富液再通过升温降压分解盐来释放出H2S，从而实现吸收剂的循环使用。
1.2.1.1 有机醇胺法
有机醇胺法早在上世纪20年代就已经用于二氧化碳的吸收，经过这些年来的发展，有机醇胺法已经成为当今应用最广泛的酸性气体脱除方法。
1.2.1.1.1反应机理
醇胺与H2S的反应为质子传递过程：
1.2.1.1.2 常见的醇胺
目前，工业上常见的醇胺吸收剂有一乙醇胺（MEA），二乙醇胺（DEA），二异丙醇胺（DIPA），N-甲基二乙醇胺（MDEA）等。1MEA碱性强，能够同时脱除硫化氢和二氧化碳，与H2S反应迅速，但是其易发泡，降解变质，再生温度125℃较高，在高酸性气负荷下腐蚀更严重。综合考虑在天然气净化过程中不适宜单独使用MEA进行脱硫。
1.2.1.2 改良醇胺法
醇胺溶液在脱硫过程中，由于受到溶液本身理化性质的影响以及各大气田酸性气体组成不同等影响，存在净化气质量不达标等问题。为了解决这些问题，人们从设备选型，操作条件优化等方面做了不少研究，通过对醇胺溶液进行改进，往醇胺溶液中加入适量的醇、硼酸或N-甲基-吗啉酮或N-甲基吡咯烷酮，可以同时提高脱除H2S等酸性气体的能力，这就是所谓的改良醇胺法。
1.2.2 物理吸收法
物理吸收法是根据相似相溶原理，利用硫化氢酸性气体与烃类在物理溶剂中溶解度的差异，而实现硫化氢酸性气体的脱除的，吸收了硫化氢酸性气体的吸收液经过降压闪蒸等手段解析出硫化氢，从而实现吸收液的再生，循环使用。
1.2.2.1 冷甲醇法
冷甲醇法以甲醇为溶剂，在低温下脱除酸性气体，由德国Lurgi公司首先开发，商业名为Rectisol，主要用于合成气以及煤气的净化，也用于液化天然气前的预净化。该法能够脱除由烃部分氧化生产的气体脱除H2S、CO2和COS，也可脱除由煤气生产的原料气中H2S、CO2、HCN、NH3、高级烃、胶态物质以及其他杂质，在原料气CO2/H2S很高的情况下能够选择性对硫化氢进行脱除。
1.2.3 化学-物理吸收法
化学-物理吸收法是指以化学溶剂（胺类）与物理溶剂组成的溶液（常含有水）脱除酸性气体的方法。由于它是由化学溶剂（较高的净化度）和物理溶剂（再生热耗低）组成，因而能够达到更好的吸收效果。由于加入了物理溶剂，因此在较高的酸气分压下，混合吸收液将具有较高的酸性气体负荷力。
1.3 吸附脱硫技术
固定床吸附脱硫通常用于硫化氢含量较低的过程中，主要是利用多孔物质的吸附性能净化气体的。常用的吸附剂有氧化铁、氧化锌、分子筛、活性炭等吸附剂。
1.3.1 氧化铁法
氧化铁吸附剂有悠久的历史，用于气体脱硫的氧化铁，主要是水合氧化物，其主要有七种存在形态：α-Fe2O3、β-Fe2O3、γ-Fe2O3、α-Fe2O3·H2O、β-Fe2O3·H2O、γ-Fe2O3·H2O和无定形Fe2O3，氧化铁吸附剂主要用于半精脱硫和粗脱硫，无论是否有氧气存在，氧化铁脱硫剂都能脱除H2S。
1.4 其它脱硫技术
1.4.1 膜分离法脱硫技术
膜分离法是一种使用选择性的渗透膜，利用各种气体在渗透膜之间渗透性能的差别而分离气体的方法。它的特点是装置简单、能耗低、对环境影响小等。利用聚酰亚胺中空纤维作分离材料，净化气硫化氢的含量达到了管道输送标准，可以管道输送。
1.4.2 光催化法脱硫技术
光催化法是目前研究较多的高级氧化技术之一，在净化天然气时具有脱硫效果好、设备投资和低操作费用的优点。通过将TiO2粉末浸渍在多孔陶瓷上并用光沉积的方法制备Ag-TiO2光催化剂(Ag-PCF)，其光催化降解H2S的效率比使用传统光催化剂的效率提高了7倍，H2S中的S原子被氧化成硫酸根离子堆积在催化剂表面，在光催化氧化硫化物的过程中沉积的Ag起了共催化剂的作用。
参考文献
[1] 吴根，陈旭东，夏涛．微生物脱硫技术的现状及其发展前景[J]．环境保护，2001，(1)：21-22．
[2] 蒲远洋．低含量天然气净化工艺技术研究［D］．西南石油大学，2006.
[3] 姚春旭．川东北高含硫天然气脱硫脱碳工艺研究［D］．中国石油大学，2011.
[4] 李新建．天然气湿法脱硫工艺[J]．河南化工，2008，25(9)：8-10，44．
[5] 韩鹏，杨大静，朱鹏，等．天然气脱硫方法的选择及醇胺法的应用[J]．内蒙古石油化工，2007，12：177-178．
